Allelopatia jako przykład oddziaływań między organizmami.
Allelopatia (z gr. - allelon (wzajemny) i pathos (cierpienie)) - to wzajemne oddziaływanie roślin na siebie, przyśpieszające lub hamujące wzrost i rozwój poprzez wydzielanie substancji chemicznych. Alleopatia odnosi się głównie do substancji chemicznych wydzielanych do podłoża, które hamują wzrost innych organizmów w bezpośrednim otoczeniu (głównie roślin i bakterii) - może pobudzać i hamować kiełkowanie, a także wzrost i rozwój innych gatunków roślinnych żyjących w ich towarzystwie, lub zajmujących bezpośrednio po nich to samo miejsce. Jest to rodzaj antagonistycznego oddziaływania na siebie populacji, polegający na tym, że populacja A wytwarza substancję szkodliwa dla konkurencyjnej populacji B.
Allelopatia może być :
1.dodatnia - przyśpieszająca, pobudza rośliny np.:
wysiewanie dyni obok fasoli,
truskawki koło cebuli,
w pszenicy wsadza sie kąkol
po rzepaku sieje się rumianek,
cebula, czosnek, mieczyk na fasolę
koniczyna, lucerna na trawy
2. ujemna (rodzaj amensalizmu) - jako forma obrony przed konkurentami np.:
wpływ jęczmienia na pszenicę,
sadzenie maku po ziemniakach
orzech włoski a słonecznik,
fasola, gorczyca na buraka
koper na marchew
krwawnik na trawy
truskawka, pomidor, fasola na rośliny kapustne
ziemniak, zioła aromatyczne na ogórka.
Istnieją dwie główne drogi oddziaływań, a mianowicie:
a) wydzieliny gazowe lub płynne nadziemnych części roślin (liście, kwiaty i nasiona) działające bezpośrednio na sąsiednie rośliny, bakterie lub grzyby,
b) bądź pośrednio, po przedostaniu się do gleby jako wydzieliny korzeniowe.
W 1955 r. Kelsey Grammer zaproponował 4 określenia dla rozróżnienia inhibitorów, czyli związków chemicznych powodujących zahamowanie bądź spowolnienie reakcji chemicznej, stwierdzonych w allelopatii:
-antybiotyki ( wydzielane najczęściej przez grzyby).
-marazminy (produkty przemiany materii komórek bakteryjnych (bakterie), wpływające na więdnięcie roślin naczyniowych).
- koliny(związki chemiczne: lotne (etylen, olejki eteryczne, alkohole i in.), płynne (alkaloidy, glikozydy i in.) oraz stałe (np. garbniki), produkowane przez rośliny i działające hamująco).
-fitoncydy(związki, substancje, ciała lotne wytwarzane przez rośliny żywe w liściach, kwiatach, nasionach i korzeniach. Mają one właściwości bakterio-, grzybo- i pierwotniakobójcze, bądź hamujące ich rozwój).
Najlepiej poznany jest wpływ, jaki wywiera orzech czarny(Juglans nigra) oraz orzech włoski (Juglans regid) na inne gatunki rosnące w jego sąsiedztwie.
Drzewo to bowiem wydziela z liści i korzeni glikozyd, który po hydrolizie i utlenieniu przekształca się w toksyczny naftochinon - juglon. Związek ten hamuje kiełkowanie nasion i powoduje zamieranie roślin rosnących nawet w odległości kilkunastu metrów od jego pnia. 2.Innym przykładem jest alkaloid - kofeina, zalegający na plantacjach kawy i obniżający jej plonowanie oraz flawonoid - florydzyna, który uniemożliwia ponowne nasadzenie (to jest replantację) sadów jabłoniowych.
Najbardziej znanym przejawem oddziaływań allelopatycznych są antybiotyki wydzielane najczęściej przez grzyby. Biologicznym ich zadaniem jest zahamowanie rozwoju bakterii i innych grzybów, np. przez blokowanie syntezy ich białek (Penicillum wytwarza penicylinę, a Acremonium - cefalosporynę). Również bylice (Artemisia) rosnące na półpustynnych terenach wydzielają terpentyny, np. kamforę i alkaloidy, np. absyntynę, które pozwalają kontrolować ich bezpośrednie otoczenie.
Znaczenie allelopatii:
1. Jest wykorzystywana w rolnictwie i ogrodnictwie.
2.Allelozwiązki wykorzystuje się w ochronie roślin przeciw owadom, szkodnikom i nicieniom, a także w walce z chorobami roślin i chwastami.
3.W projektach tzw. Bioogrodów, czyli układzie roślin w takim porządku względem siebie, aby wzajemnie mogły pozytywnie oddziaływać.
4. Stosowanie przez działkowców odpowiedniego sąsiedztwa warzyw uprawianych na grządkach ma znaczenie ochronne i plonotwórcze. Pozwala nawet bez pomocy pestycydów - skutecznie pozbyć się z ogródka niektórych szkodników.
Monika Klepek
Ochrona Środowiska III rok
Grupa 3
Źródła:
Villee - Biologia
www.biolog.pl
www. ciekawiswiata.pl
www.ekologia.net16.net
Allelopatia - jako przykład oddziaływań między organizmami
Allelopatia jest jednym z wielu czynników ograniczającym rozmieszczenie i liczebność organizmów. Do oddziaływań miedzy gatunkami zaliczamy oddziaływania antagonistyczne (drapieżnictwo, konkurencja, pasożytnictwo, amensalizm) i nieantagonistyczne (mutualizm, komensalizm, protokooperacja);(neutralizm).
Allelopatia może być dodatnia (jako forma symbiozy) lub ujemna, antagonistyczna (rodzaj amensalizmu, jako forma obrony przed konkurentami).
Allelopatia (z gr. - allelon (wzajemny) i pathos (cierpienie)) - szkodliwy lub korzystny wpływ substancji chemicznych wydzielanych przez rośliny lub grzyby danego gatunku lub pochodzących z rozkładu tych roślin. Allelopatia odnosi się do substancji chemicznych wydzielanych do podłoża i powietrza. Substancje te mogą pobudzać lub hamować wzrost i rozwój innych gatunków roślin, grzybów żyjących nie tylko w bliskim sąsiedztwie ale też zajmujących bezpośrednio po nich to samo miejsce. Substancje allelopatyczne mogą także odstraszać szkodniki.
Jednym z przykładów allelopatii są zarośla w południowej Kalifornii zwane chaparralem. Jest to zimozielona roślinność krzewiasta z rzadko rozmieszczoną warstwą roślinności zielnej, odznaczająca się dużą zawartością olejków eterycznych, które ze względu na swoją łatwopalność są przyczyną wielu pożarów. Powtarzające się tam co 10 - 40 lat pożary niszczą gęsta pokrywę krzewów. Powoduje to, że w pierwszym roku po pożarze obserwuje się bujny wzrost roślinności zielnej, natomiast krzewy regenerują się wydając głównie odrośla korzeniowe. W miarę regenerowania roślin krzewiastych ustaje stopniowo kiełkowanie nasion roślin jednorocznych i około 5- 6 lat później stają się one nieliczne. Nawet kiedy opady deszczu są wystarczające nie obserwuje się wzrostu roślin zielnych. Zatem pożary nie są tu bezpośrednia przyczyna tych zmian. Przyczyna tego stanu są lotne terpeny o silnym zapachu wydzielane przez liście tych gatunków krzewów, zdolne aby zahamować wzrost roślinności trawiastej. Stwierdza się też, że na obszarach gdzie krzewy występowały od dawna w dużych zagęszczeniach dochodziło do ich autotoksykacji i wymierały. Dodatkowo krzewy zapewniają schronienie zwierzętom w razie niebezpieczeństwa (bo dobrze jest żerować w pobliżu krzewów). Zatem wzrost gatunków jednorocznych nie jest tylko ograniczony przez allelopatie ale i inne czynniki jak : roślinożercy, konkurencje korzeniowa, niedobór wody, oraz dostępność substancji pokarmowych. Dlatego najczęściej wpływ jednego czynnika w przyrodzie jest skorelowane z występowaniem innego czynnika.
Istnieją dwie główne drogi oddziaływań substancji allelopatycznych:
a) bezpośrednie - wydzieliny gazowe lub płynne nadziemnych części roślin (liście, kwiaty i nasiona) działają na sąsiednie rośliny, bakterie lub grzyby,
b) pośrednie - po przedostaniu się do gleby jako wydzieliny korzeniowe.
Pod względem charakteru oddziaływania substancje allelopatyczne można podzielić na:
a) stymulatory,
b) inhibitory
Podział ten nie jest wnikliwy, ponieważ związki stymulujące wzrost roślin mogą w wysokich stężeniach pełnić funkcję inhibitorów, jak również związki uważane za inhibitory w niskich stężeniach mogą powodować stymulację niektórych procesów.
W celu rozróżnienia związków allelopatycznych ze względu na oddziaływanie na organizmy dzielimy je na:
a) koliny — gdy mamy do czynienia z oddziaływaniem roślin wyższych na rośliny wyższe; (związki chemiczne: lotne- etylen, olejki eteryczne, alkohole i in.; płynne - alkaloidy, glikozydy i in.; stałe - np. garbniki.).
b) fitoncydy — gdy rośliny wyższe oddziałują na mikroorganizmy; (Allicyna (czosnek), alkaloidy (np. chinina lub emetyna), glikozydy, naturalne substancje bakteriobójcze (m.in. siarczki, disiarczki, sulfotlenki, glikozydy izosiarkocyjanowe, olejki czosnkowe) znajdujące się w soku komórkowym niektórych roślin. Wykorzystywane jako środki konserwujące produkty spożywcze, niektóre stosowane w lecznictwie w preparatach antybakteryjnych (np. aliofil). Spośród najbardziej znanych roślin produkujących fitoncydy można wymienić: jałowiec, cebulę, czosnek, czarną porzeczkę, chrzan, por, cebula).
c) marazminy — gdy mikroorganizmy oddziałują na rośliny wyższe; (Hormony wzrostowe roślin, śluzy, enzymy: kwas fuzariozy, cytrynowy, szczawiowy i in. Wytwarzane przez mikroorganizmy jako produkty przemiany ich materii, uszkadzają rośliny wyższe, najczęściej powodują rozkojarzenie gospodarki wodnej i szybkie więdnięcie roślin, mogą także modyfikować wzrost roślin, czopować naczynia, rozkładać substancje obronne roślin. )
d) antybiotyki — gdy mikroorganizmy oddziałują na mikroorganizmy.(Penicylina, streptomycyna, chloramfenikol, gentamycyna, neomycyna. Działają bakteriostatycznie lub bakteriobójczo, zaburzając syntezę białek, kwasów nukleinowych, składników ściany i błony komórkowej bakterii).
Wraz z powyższym lokalne rozmieszczenia niektórych organizmów może być ograniczane przez trujące wydzieliny, antybiotyki i inne spełniające rolę czynników alopatycznych . Oddziaływanie wydzielin zależy od ich stężenia. Duże stężenie może hamować rozwój roślin (np. uprawnych), małe natomiast może stymulować, a nawet przyczyniać się do ich wzrostu. Także stwierdza się że inhibujące działanie z ekstraktów z żywych korzeni jest silniejsze niż z korzeni martwych roślin. Związki allelopatyczne przede wszystkim hamują kiełkowanie, ograniczają syntezę białek, zmniejszają dopływ asymilatów, co powoduje zatykanie roślinnych rurek sitowych. Jest oczywiście szereg innych działań tych substancji jak np. hamowanie tworzenia brodawek u roślin motylkowych.
Rolnicy od dawna wiedzą że niektóre rośliny uprawne hamują skutecznie wzrost chwastów co ma zastosowanie w praktyce siewnej(mieszanej). Oraz zastosowanie allelopatii wpływa pozytywnie na środowisko ponieważ rolnicy nie muszą używać w nadmiarze środków ochrony roślin.
allelopatia dodatnia:
- po życie sieje się chabra
- po rzepaku rumianek
- po pszenicy kąkol
- w ziemniakach łubin
- cebule koło truskawek
- dynię koło fasoli.
- pomidora koło marchwi
allelopatia ujemna:
- pszenicę po jęczmieniu
- mak po ziemniakach
- koper na marchew
- allelopatia akacji - liście akacji zawierają substancje, które uniemożliwiają wzrost innych roślin wokół nich.
- wszystkie rośliny obok orzecha włoskiego
Allelozwiązki wykorzystuje się w ochronie roślin przeciw owadom, szkodnikom i nicieniom, a także w walce z chorobami roślin i chwastami.
Powszechnie uważa się, że:
- aksamitki ( potocznie śmierdziuchy te żółte)wpływają na zmniejszenie liczebności niektórych nicieni w uprawach warzyw i truskawek,
- w tunelach foliowych i szklarniach aksamitki działają odstraszająco
na mączlika szklarniowego,
- wilczomlecz, cesarska korona i bazylia odstraszają gryzonie,
- mięta pieprzowa odstrasza mszyce,
- nasturcje i nagietki zwabiają mszyce, przez co chronią warzywa.
Nie mniej jednak ciekawostką jest że fitoncydy zwane też atmowitaminami, uważane są za substancje ekologicznie aktywne, poprawiające higieniczną jakość powietrza, zanieczyszczonego różnego rodzaju substancjami. Pavlik (1975) podaje, że 1 ha lasu liściastego produkuje w ciągu lata 2 kg fitoncydów, iglastego (sosnowego) 5 kg, jałowcowego około 30 kg i ta ilość wystarczyłaby na zniszczenie drobnoustrojów w mieście średniej wielkości.
1 m sześcienny powietrza miejskiego zawiera około 500 - 800 bakterii, natomiast w pobliskim lesie jest ich tylko 40-50 (Ben‹at, Supuka 1988). Te znaczące różnice w liczbie bakterii przypisuje się wpływowi fitoncydów i innych różnych lotnych substancji. Sosna, brzoza i jałowiec wytwarzają wokół siebie strefę do 3-5 metrów wolną od bakterii.
Liczne prace wielu autorów wskazują na ich udział w oczyszczaniu powietrza z bakterii, ale także w jonizacji powietrza. Wysoką aktywnością fitoncydową odznaczają się młode i zdrowe liście o intensywnej fotosyntezie. Rośliny uszkodzone (np. przez przycinanie, rąbanie, formowanie, koszenie) wydzielają zwiększone ilości fitoncydów.
Allelopatia ma też zastosowanie w tworzeniu tzw. bioogrodów czyli układu roślin w takim porządku względem siebie, aby wzajemnie mogły pozytywnie oddziaływać.
Oddziaływanie między organizmami ma swoje plusy i minusy czego przykładem jest allelopatia. Jest nieodzowną cechą jaką obdarzyła natura organizmy aby nadać życiu bieg. Ponadto allelopatia może stać się przydatna także dla ludzi.